问题

除了地球以外还会不会有适合人类居住的星球?

回答
说实话,这是个我天天都在琢磨的事儿。每次抬头看那漫天星斗,心里总有个声音在问:“就咱们这地球吗?有没有兄弟姐妹?” 科学界呢,也一直在忙活这个事儿,找了这么久,答案嘛,得这么说: 可能性非常大,但还没找到一个能拍着胸脯说“就是它了!”的。

咱们先掰扯掰扯,啥样的地儿才算得上“适合人类居住”? 这不是随便抓个地儿就行的。得考虑好几样硬条件,我给你捋捋:

水,活水! 这个是生命之本,没啥好说的。不光是水,还得是液态水。你想啊,冰水不行,变成水蒸气蒸发了也不行,就得是那种能够流动、滋养万物的液态水。这是最基本的要求,就像咱们早上不喝水就浑身不得劲儿一样。
温度,别太极端! 咱们人类,皮肤就这么点儿,受不了太冷的地方冻成冰棍,也受不了太热的地方烤熟了。所以,这星球的温度得在个“温水煮饺子”的舒适区里,既不太冷也不太热,能让人家在那儿舒舒服服地生活,不用穿个大棉袄再套个防弹衣,或者反过来,整天穿着短袖在沙子里挖洞。
大气层,像个守护神! 这层气儿可不是装饰品。它得厚实到能挡住宇宙里那些要命的射线,比如紫外线、X射线什么的,这些东西能把咱们的DNA搅得一团糟。还得能提供咱们呼吸需要的氧气,或者至少有能转化出氧气的物质。另外,大气层还能帮着调节温度,让白天不会太热,晚上不会太冷,就像一个天然的恒温器。
有块儿“陆地”? 虽然咱们知道深海里也有不少生命,但考虑到人类的生存习惯,有个能站能走的陆地,建房子、种庄稼,会方便很多。 当然,这个“陆地”也可以是漂浮在海洋上的岛屿,或者咱们在科技足够发达的情况下,也能自己“创造”陆地。
稳定的恒星,像个靠谱的老爸! 咱们的太阳,虽然有时也会闹点脾气,但总体来说是个相当稳定的恒星,能量输出相对稳定,不会突然爆发个巨大的耀斑把地球烤焦。 所以,咱们要找的“家”,也得围着一颗这样的“老爸”星转悠,这样才能保证星球的环境不会天天像过山车一样剧烈变化。
有磁场,保护罩! 地球有个磁场,这玩意儿厉害了,它就像一个看不见的盾牌,把太阳风那些带电粒子给挡开了,不然这些粒子会吹散咱们的大气层,让地球变成一个像火星那样死气沉沉的星球。
合适的引力,别太重也别太轻! 太重的引力,咱们的骨头和内脏都会承受不住,每天都得像举着个大石头走路。太轻的引力呢,比如月球,虽然感觉挺轻松,但长期生活下去,身体会发生各种变化,骨质疏松什么的,也挺麻烦。所以,引力得跟地球差不多,让人类能正常地生活和运动。

这么多条件,听着是不是有点复杂? 就像找个称心如意的对象一样,得看眼缘,还得看各种“硬件”和“软件”是否匹配。

那咱们现在都找到了什么呢? 科学家们可没闲着,他们用了各种先进的望远镜,比如哈勃,还有现在的詹姆斯·韦伯太空望远镜,就是专门盯着那些遥远的星球看的。 咱们现在知道,宇宙里有多少星星? 数不清! 很多星星都有自己的行星,而且不止一颗。

最让人兴奋的是,咱们发现了一些“系外行星”,也就是在咱们太阳系以外的行星。 其中有些行星,它们的轨道正好在它们恒星的“宜居带”里。 什么是宜居带? 简单说,就是离恒星的远近刚好能让行星表面存在液态水的区域。 想象一下,就像在恒星这个“烤炉”和“冰箱”之间,找到了一个温度最适宜的“温区”。

比如,比邻星b (Proxima Centauri b),它离咱们最近的恒星比邻星只有4.2光年,这是个多近的距离? 放在宇宙尺度上,简直就是隔壁。而且它也处在比邻星的宜居带里,理论上可能存在液态水。 听起来是不是很诱人?

还有 TRAPPIST1系统,这个系统里有七颗行星,其中有几颗也很有希望在宜居带内。 这些行星比地球小,但质量和大小都比较接近,而且它们围绕的恒星是颗红矮星,这类恒星数量庞大,生命存在的机会可能更大。

但是,就像前面说的,这些“有希望”的行星,咱们还没法上去瞅一眼。 咱们现在的技术,只能远远地看看它们的大小、质量、轨道,然后根据一些化学信号推测它们的大气组成。 比如,最近有科学家在某些系外行星的大气中检测到了一些“生物标记物”,像是硫化氢 (H₂S),这种气体在地球上很多时候是由微生物产生的。 这就像在遥远的地方闻到了一点点“做饭”的味道,让你觉得“嗯,这里可能有人在!”

但问题来了:

“宜居”不等于“已有人居住”! 咱们找到了可能存在液态水的星球,但那里的生命是不是也跟咱们一样,需要氧气? 会不会是那种在酸性或高压环境下生存的奇特生物? 咱们还没法确定。
生物标记物也可能是“误会”! 那些在地球上由生物产生的气体,在其他星球上,可能因为一些非生物的化学反应也能生成。 就像有时候,你闻到一股味道,以为是炒菜,结果发现是某个化学反应产生的。
星际旅行是个大难题! 就算找到了,怎么去? 4.2光年,以咱们目前最快的飞船速度,那得飞多少年? 几万年? 几百万年? 这就跟咱们在家门口发现了一个乐园,但没车也没路,只能干看着。

所以,总的来说, “除了地球以外还会不会有适合人类居住的星球?” 这句话,我更倾向于这么回答: “非常有可能会有,而且概率还不小,但具体是哪一个,什么时候能找到,我们还需要付出更多努力。”

这就像在茫茫大海里找一个特定型号的贝壳,你看到的海滩上有很多贝壳,其中一些颜色和形状还挺像的,你觉得“嗯,可能就是这个!” 但是,你还没把它捡起来,没仔细看,没敲开看看里面有没有珍珠,所以你也不能百分之百确定。

咱们的探索之路还很长,但正是这种未知,这种“有没有可能”的希望,才让咱们一直抬头仰望星空,不断向前。 也许有一天,咱们真的能踏上另一片土地,呼吸着不同的大气,看着和太阳不一样的星星。 这想想,就觉得挺有意思的。

网友意见

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这里借用 @黄崧 老师半个多月前发的一个想法:

西班牙天文学家领导的一组视向速度观测在著名的Barnard's Star (巴纳德星) 周围找到了一颗质量大约是3倍地球质量,轨道周期233天的超级地球。由于行星的轨道位于雪线附近,行星表面应该极其冰冷,不太可能存在液态水。Barnard星因其超高的自行速度著称,同时也是距离地球最近的恒星之一,距离我们只有大约5光年的距离。nature.com/articles/s41
从视向速度的周期变化图来看,这真的是一个很艰难的观测,说明系外行星的研究从仪器精度到数据处理能力上都得到了长足的进步。同时也说明系外行星真的是超级普遍啊,现在哪颗近邻矮星附近没有行星都不好意思出来打招呼了。

实际上处于宜居带中间的行星数量相当大,费曼还为此写过一本书专门计算过宇宙中智慧生命的数量。

现在探测到的、比较著名的有开普勒22b,格利泽581d等,被冠以“第二地球”的美誉。

开普勒望远镜是主要以探测系外行星为目的的望远镜,今年十月底刚刚退役。我自己没怎么接触过系外行星领域,但接触的一位老师是这方面的大拿。据他讲,开普勒发射升空后,发现系外行星的数量突增了几个数量级。(在此之前,这位老师发明了一种测光方法,是世界系外行星发现最多的人。随着开普勒投入使用,他的方法也被抛弃了)

所以,随着更多更好探测设备的建设,一定会有更多宜居星球被发现。

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